電荷共軛宇稱

物理學中，電荷共軛宇稱（英語：charge conjugate parity、charge parity或C parity，可標為CP）是粒子的相乘量子數，用以描述一些粒子在電荷共軛的對稱運算下的行為。

基本介紹

• 中文名：電荷共軛宇稱
• 外文名：charge conjugate parity
• 學科：物理學
• 定義：粒子的相乘量子數
• 描述：粒子在電荷共軛對稱運算下的行為
• 領域：量子力學

定義

物理學中，電荷共軛宇稱（英語：charge conjugate parity、charge parity或C parity，可標為CP）是粒子的相乘量子數，用以描述一些粒子在電荷共軛的對稱運算下的行為。

電荷共軛改變所有量子荷（quantum charge）的正負號，這些量子荷為相加量子數，包括有電荷、重子數與輕子數，以及味荷如奇異數、魅數、底數、頂數與同位旋（I₃）。相對地，電荷共軛不改變粒子的質量、線動量或自旋。

數學形式

考慮一運算 可將一粒子轉變成其反粒子：

兩個狀態都必須是可歸一化，因此

意味著 是么正的：

對此粒子進行重複兩次的 運算，

可以看出 有如下性質：

將所有性質統整可得：

意即電荷共軛算符是自伴算符，也因此是一個可觀測物理量。

其他形式

電荷共軛 運算的本徵態 與本徵值 關係如下：

如同宇稱，重複 運算兩次，則粒子狀態不變：

使得本徵值 只能為 。此稱為粒子的電荷共軛宇稱。

上面的條件意味著 與 有相同的量子荷，因此只有真正中性的系統（所有量子荷與磁矩皆為零）是電荷共軛宇稱的本徵態。符合此條件的有：

• 光子；
  
• 正反粒子約束態，如中性π介子（π）、η介子、正電子素。
  

實驗驗證

電荷共軛宇稱守恆的實驗驗證：

：觀測到中性π介子會衰變為雙光子γ+γ，因此我們可認定π介子有 的性質。然而，每增加一個γ會在π介子的電荷共軛宇稱中引入一個-1的因子；衰變成3γ則會違反電荷共軛宇稱守恆。過去曾進行了此種衰變的實驗驗證，其中套用到產生π介子的反應過程： 。

：η介子的衰變。

湮滅。

相關條目

宇稱

在量子力學中，宇稱被描述成宇稱變換中的量，以P (Parity) 表示。宇稱變換（又稱宇稱倒裝），是一個在一個三維坐標系中其中一維的翻轉(變換)，在三維空間之內，它也可以是一個在x , y , z 軸中同時進行的變換。

CP破壞

CP破壞又稱CP不守恆，是物理學，尤其是粒子物理學中的一個術語和定理。它說明在一個物理過程中所謂的CP對稱被破壞了。在宇宙學中它對解釋今天宇宙中物質的數量超過反物質的數量有極其重要的意義。